大地电磁测深讲义

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1、大地电磁测深讲义朱仁学2003-i-前言大地电磁测深(Magnetotelluric简称MT)是一种以天然存在的区域性分布的交变电磁场为场源的电磁勘探法。这类天然电磁场具有很大的能量，很宽的频带，可以穿过巨厚的岩石圈，为研究几十乃至上百公里深的地壳与上地幔提供信息。这种新的勘探方法不需要大功率供电设备又有如此巨大的勘探深度，它不受高阻层屛蔽，它野外装备轻便，它效率高、成本低，从而引起了地球物理工作者的兴趣。近十几年来大地电磁测深法得到了很大的发展，在理论上以张量阻抗代替了标量阻抗，利用张量阻抗所确定的视电阻率可以完

2、整地、稳定地描述地质构造，与观测坐标和极化方向无关。另一方面电子技术，计算技术的成就也促进了大地电磁测深法的发展。近10几年来大地电磁测深技术应用领域日益扩大；已经成为研究深部地质构造和寻找油气田的基本勘探方法之一。大地电磁测深法可用于研究岩石圈的电性结构，探测地壳内部和上地幔的良导电层。由于岩石电阻率和温度之间存在密切关系，因而在地热研究、地热资源调查，尤其是深部热研究中大地电磁测深也日益发挥重要作用。大地电磁测深法的发展形势可谓是方兴未艾。本书第一章扼要介绍了作为场源的天然大地电磁场的一般特征；第二章至第五章叙

3、述了大地电磁测深法的数学物理基础。包括水平均匀各向同性介质、以及水平非均匀介质中的大地电磁场，讨论了大地电磁测深视电阻率曲线和相位曲线的性质。第六章介绍了大地电磁测深数据的处理，包括野外观测数据的获得，数据处理的原理与方法。第七章介绍了资料解释方法。由于作者水平有限，时间又紧，书中必有许多错误和缺点，热忱地希望广大读者批评指正。编者2002.6-ii-再版序言本书作者于1992年写过《大地电磁测深法》。十年之后，于2002年，积多年的教学经验和科研成果，重写了《大地电磁测深法》。从内容来说，后者与前者有很大不同，从

4、形式来说，后者与前者有很大差异，总之，体现了与时俱进之精神。但由于本书的目的是为大学本科生之用，其深度不能过深，尤其是受到学时的限制（32学时），其篇幅不能过长，所以本书并未写出大地电磁测深法的所有内容。但对于32学时的本科教学来说，其内容和篇幅是适当的。经过一年的教学使用，证明了这一点。2002年印刷的《大地电磁测深法》已经用完（按学生人数印刷），2003年又快到用该书的时候了，因此必需再次印刷。借再次印刷之机，作者对前版中的笔误进行了更正，并对少数之处进行了修改，在不花大的工作量的情况下，使其更加完善。编者20

5、03目录第一章地球的大地电磁场--------------------------------------------------1§1.1大地电磁场分类及特征-------------------------------------------1§1.2大地电磁场源-------------------------------------------------------8第二章水平层状介质中的大地电磁场-----------------------------------9§2.1基本理论----------

6、---------------------------------------------------9§2.2均匀半空间的大地电磁场---------------------------------------10§2.3二层介质的大地电磁场------------------------------------------14§2.4N层介质模型地面阻抗------------------------------------------18第三章视电阻率和相位曲线------------------------

7、----------------------22§3.1二层介质的视电阻率--------------------------------------------22§3.2三层介质的视电阻率曲线--------------------------------------28§3.3大地电磁相位曲线的性质--------------------------------------37第四章二维三维介质中的电磁场性质---------------------------------45§4.1标量阻抗的局限性----

8、-------------------------------------------45§4.2阻抗张量和倾子矢量的性质-----------------------------------47§4.3构造方向的确定和二维度指标--------------------------------57第五章若干二维构造上大地电磁场解析解-------------